机械原理课程设计麦秸秆打包机

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1、机械原理课程设计机械原理课程设计设计计算说明书设计计算说明书设计题目：设计题目：麦秸打包机设计麦秸打包机设计设设 计计 者：者： 学学 号：号： 专业班级：专业班级： 机械工程机械工程 班班 指导教师：指导教师： 完成日期：完成日期：20162016 年年 月月 日日 天津理工大学机械工程学院天津理工大学机械工程学院目目 录录一、设计题目一、设计题目 1.1 设计目的11.2 设计题目11.3 设计条件及设计要求21.4 设计任务2二、执行机构运动方案设计二、执行机构运动方案设计2.1 功能分解与工艺动作分解？2.2 方案选择与分析？2.3 执行机构设计？2.4 执行机构运动分析？2.5 机械

2、系统方案设计运动简图？三、传动三、传动系统方案系统方案设计设计3.1 传动方案设计？3.2 电动机的选择？3.3 传动装置的总传动比和各级传动比分配？3.4 传动装置的运动和动力参数计算？四、设计小结四、设计小结？五、参考文献五、参考文献？0一一 设计题目设计题目1.11.1 设计目的设计目的机械原理课程设计是我们第一次较全面的机械设计的初步训练，是一个重要的实践性教学环节。设计的目的在于，进一步巩固并灵活运用所学相关知识；培养应用所学过的知识，独立解决工程实际问题的能力，使对机械系统运动方案设计(机构运动简图设计)有一个完整的概念，并培养具有初步的机构选型、组合和确定运动方案的能力，提高我们

3、进行创造性设计、运算、绘图、表达、运用计算机和技术数据诸方面的能力，以及利用现代设计方法解决工程问题的能力，以得到一次较完整的设计方法的基本训练。机械原理课程设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个构件的尺寸等进行构思、分析和计算，是机械产品设计的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和发明。为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深，我们参加了此次的机械原理课程设计。1.21.2 设计题目设计题目麦麦秸秸打打包包机机机机构构及及 传传动动装装 置置设设计计该麦秸打包机工艺动作如图所示

4、，使人工将麦秸挑到料仓上方，撞板 B上下运动（不一定是直线运动）将麦秸喂入料仓，滑块 A 在导轨上水平往复运动，将麦秸向料仓前部推挤。每隔一定时间往料仓中放入一块木板，木版的两面都切出两道水平凹槽。这样，麦秸将被分隔在两块木版之间并被挤压成长方形。从料仓侧面留出的空隙中将两根弯成型的铁丝穿过两块木版凹槽留出的空洞，在料仓的另一侧将铁丝绞接起来，麦秸即被打包，随后则被推出料仓。1打包机由电动机驱动，经传动装置减速，再通过适当的机构实现滑块和撞板的运动。传动装置方案采用：带传动+二级圆柱斜齿轮减速器；1.31.3 设计条件及设计要求设计条件及设计要求执行构件的位置和运动尺寸如图所示，当滑块处于极限

5、位置 A1 和 A2 时，撞板分别处于极限位置 B1 和 B2 ，依靠重力将麦秸喂入料仓。一个工作循环所需的时间 T（秒） ，打包机机构的输入轴转矩为 M。其余尺寸见下表：方案号T(s)M（Nm）l1 (mm)l2(mm)l3 (mm)l4 (mm)l5(mm)l6 (mm)11.00440300400250800200600说明和要求：（1） 工作条件：一班制，田间作业，每年使用二个月；（2） 使用年限：六年；（3） 生产批量：小批量试生产（十台） ；（4） 工作周期 T 的允许误差为3%之内。1.41.4 设计任务设计任务1、执行机构设计及分析1） 执行机构的选型及其组合2） 拟定执行机构

6、方案，并画出机械传动系统方案示意图3） 画出执行机构的运动循环图4） 执行机构尺寸设计，画出总体机构方案图，确定其基本参数、标明主要尺寸5） 画出执行机构运动简图6） 对执行机构进行运动分析2、传动装置设计1)选择电动机2)计算总传动比，并分配传动比3)计算各轴的运动和动力参数3、撰写课程设计说明书2二、执行机构运动方案设计二、执行机构运动方案设计 2.12.1 功能分解与工艺动作分解功能分解与工艺动作分解1)功能分解为了实现打包机打包的总功能，将功能分解为：滑块的左右运动和撞板的上下运动。2)工艺动作过程要实现上述分功能，有下列工艺动作过程：(1)滑块向前移动，将草杆向右推。(2)滑块快速向

7、左移动同时撞板向下运动，将草杆打包。(3)当撞板向下移动到最大位移处时，滑块也将再次准备向右移动，至此，此机构完成了一个运动循环。 2.22.2 方案选择与分析方案选择与分析1.1. 概念设计概念设计根据以上功能分析，应用概念设计的方法，经过机构系统搜索，可得“形态学矩阵”的组合分类表，如表 1 所示。表表 1 1 组合分类表组合分类表滑块左右移动曲柄导杆机构曲柄滑块机构组合机构连杆机构撞板上下移动曲柄导杆机构曲柄滑块机构组合机构连杆机构因滑块左右移动与撞板上下移动可用同一机构完成，故可满足冲床总功能 的机械系统运动方案有 N 个，即 N2 X 2 X 2 X 2 个16 个。运用确定机械 系

8、统运动方案的原则与方法，来进行方案分析与讨论。2 2. . 方案选择方案选择1)1) 滑块水平运动的机构滑块水平运动的机构方案选择方案选择滑块左右运动的要求：主动件作回转或摆动运动，从动件(执行构件)作直线左右往复运动，行程中有等速运动段(称工作段)，机构有较好的动力特性。根据功能要求，考虑功能参数（如生产率、生产阻力、行程和行程速比系数等）及约束条件，可以构思出如下能满足从动件(执行构件)作直线左右往复运动的一系列运动方案。3滑块左右运动方案 1：三角正弦机构滑块左右运动方案 2：槽轮滑块机构4滑块左右运动方案 3:六连杆机构滑块左右运动方案 4：连杆复合机构5滑块左右运动方案 5:导杆机构

9、滑块左右运动方案 6：连杆复合机构6滑块左右运动方案 8：内凸轮机构滑块左右运动方案 7:齿轮-连杆组合机构 7滑块左右运动方案 9:曲柄滑块机构滑块左右运动方案 10：外凸轮机构8表表 2.2. 上述满足上述满足执行构件执行构件水平运动各个水平运动各个机构运动方案定性分析机构运动方案定性分析主 要 性 能 特 征功 能功 能 质 量经 济 适 用 性方案号运动 变换增 力加压 时间 一级 传动 角二 级 传 动 角工作平 稳性磨损 与变 形效率复 杂 性加工 装配 难度成 本运 动 尺 寸满足 无较短 较小- 一般 一般 高 简单 易低 大 满足 无 较短小- 较平稳剧烈 较高 较复 杂 易

10、一 般 小 满足无较短小-较 平稳一般较高一般易一 般较 大满足 较 强 短 较大 大 一般 一般 高 较复 杂较难一 般小 满足无长较小-一般有一般较高较复 杂较难一 般大6满足弱长大大一般一般高较简 单一般一 般大7满足弱长大-有冲击剧烈较高较复 杂难较 高大8满足 无长较小- 有冲击剧烈较高较复 杂较难一 般大 9满足无较短较小-较平稳低高简单易低小10满足 无长 较小- 有冲击剧烈较高较复 杂较难较 高 大 注注：加压时间是指在相同施压距离内，撞板向下移动所用的时间，越长则越有利。一级传动角指连杆机构的传动角；二级传动角指六杆机构或连杆复合机构中后一级机构的传动角。评价项目应因机构功能

11、不同而有所不同。对以上方案初步分析如表 2。从表中的分析结果不难看出：方案 2,3,5,9 性能显较差;方案:1,4,6,7,8,10 有较好综合性能;9其中 1,4,7,10 这四个方案可作为被选方案，待运动设计，运动分析和动力分析后，通过定量评价选出最优方案。2).2).撞板下压机构方案选择撞板下压机构方案选择撞板下压机构的运动要求：撞板下压机构的运动要求：主动件作回转或摆动运动，从动件(执行构件)作直线（或近似直线）上下往复运动，行程中有等速运动段(称工作段)，机构有较好的动力特性。根据功能要求，考虑功能参数（如生产率、生产阻力、行程和行程速比系数等）及约束条件，可以构思出如下能满足从动

12、件(执行构件)作直线上下往复运动的一系列运动方案。执行构件铅垂运动机构方案 1：连杆复合机构10执行构件铅垂运动机构方案 2：凸轮机构执行构件铅垂运动机构方案 3：连杆复合机构11执行构件铅垂运动机构方案 4：齿轮复合机构执行构件铅垂运动机构方案 5：凸轮复合机构12执行构件铅垂运动机构方案 6：连杆复合机构执行构件铅垂运动机构方案 7：凸轮连杆齿轮齿条复合机构13执行构件铅垂运动机构方案 8：凸轮机构执行构件铅垂运动机构方案 9：齿轮齿条机构14执行构件铅垂运动机构方案 10：连杆复合机构表表 2 2 上述满足上述满足执行构件执行构件铅垂运动各个铅垂运动各个机构运动方案定性分析机构运动方案定

13、性分析功能功 能 质 量经 济 适 用 性方案号运动变换加压时间一级传动角二级传动角平稳性磨损与变形运动效率复杂性加工装配难度成本运动尺寸1满足较短较大较大一般小较大一般一般一般较小2满足长较大-有冲 击大较大一般较难较高大3满足较长较大较大一般小较大一般一般一般较大4满足较短较大-较好较大一般较复 杂较难高较小5满足较长较大-有冲 击大较大一般较难较高较大6满足较短较大较大一般小较大较难一般一般一般157满足较长较大较大一般大较大较难较难高小8满足较长较大-有冲 击大较大一般一般较高大9满足较短较大-较好一般一般一般一般一般较小10满足较长较大较大一般小一般较复 杂一般一般较大注注：加压时间

14、是指在相同施压距离内，撞板向下移动所用的时间，越长则越有利。一级传动角指连杆机构的传动角；二级传动角指六杆机构或连杆复合机构中后一级机构的传动角。评价项目应因机构功能不同而有所不同。对以上方案初步分析如表 3。从表中的分析结果不难看出，方案2，4，5，7 的性显较差；方案 1，3，6，8，9，10 尚可行且有较好综合性能并各自都有特点，这六个方案可作为被选方案，待运动设计，运动分析和动力分析后，通过定量评价选出最优方案。3.3. 执行机构运动方案的形成执行机构运动方案的形成机器中各工作机构都可按前述方法构思出来，并进行评价，从中选出最佳的方案。将这些机构有机地组合起来，形成一个运动和动作协调配合的机构系统。为使各执行构件的运动、动作在时间上相互协调配合，各机构的原动件通常由同一构件统一控制。在选择方案时还需要进行非机械行业的综合考虑，例如机械的市场创新性，市场前瞻性，再开发性等各种各样的因素，这样会大大提高机械的价值和生命期。通过对上述方案的拼装和组合，和多方因素的考虑，由此可以设计出以下组合方案以供选择。1)1) 连杆组合机构连杆组合机构方案说明：如图 1 所示，目前此方案综合性能不是很理想，传动性能较差，但是可以将左右移动滑块上方的槽去掉，用一个杆连接直接连接另一个槽的滑块，可以大大改善此机构性能。16图 1 连杆组合机构运动说明：此机构左端的曲柄摇